DE19520873A1 - Fahrzeugluftreifen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeugluftreifen mit zumindest einer Karkassenlage von in Kautschuk eingebetteten Festigkeitsträgern.

Es ist bekannt, Fahrzeugluftreifen aus mehreren unterschied­ lichen Schichten, beispielsweise bei Reifen radialer Bauart aus Innenschicht, Karkasse, Gürtel und in dessen Seitenbereich aus Innenschicht, Karkasse und Seitenteil, von radial innen nach radial außen hin aufzubauen. Karkassen von Fahrzeugluftreifen sind üblicherweise aus einer oder mehreren Lagen von jeweils parallel zueinander in Kautschuk eingebetteten Festigkeitsträgern aufgebaut. Die einzelnen Karkassenlagen werden dabei aus durchgehenden Kautschukbändern mit parallel in Kautschukbandrichtung angeordneten Festigkeitsträgern gefertigt. Die mit den darin eingebetteten Festigkeitsträgern versehenen Kautschukbänder werden je nach gewünschter Schräglage der Festigkeitsträger zur Reifenäquartorebene im späteren Reifenaufbau üblicherweise in einzelne Stücke schräg oder bei radialem Karkassenaufbau quer geschnitten. Die schnittfreien Seiten der so erhaltenen Stücke, die zuvor bereits die Seiten des Kautschukbandes darstellten, werden dann üblicherweise zu einer durchgehenden Karkassenlage unter Überlappung miteinander verbunden. Sobald die für den Umfang des Reifens gewünschte Karkassenlänge erreicht ist, wird die aus den einzelnen schräg- bzw. quergeschnittenen Karkassenstücke gebildete Karkassenlage auf der Wickeltrommel auf die bereits vorbereitete Innenschicht, auf eine bereits aufgelegte Karkassenschicht oder - falls erforderlich - auf zusätzliche Zwischenschichten aufgelegt. Die Karkassenlage wird dabei um den gesamten Umfang herumgelegt und üblicherweise mit ihren Endbereichen unter Überlappung einzelner Festigkeitsträger miteinander verbunden. Anschließend werden, je nach gewünschter Ausführung, zusätzliche Karkassenschichten, Zwischenschichten, Gürtellagen und Laufflächen aufgebracht. Während des Herstellungsprozesses ist es üblich, zur Erzeugung der gewünschten Rohlingsform, die mit den Karkassenlagen versehene Aufbautrommel in radialer Richtung bei der Bombage zu expandieren.

Nach der Vulkanisation und Fertigstellung des Reifens, sobald dieser für den Betriebszustand aufgepumpt wird, machen sich Verdickungsstellen, die durch die Überlappung mehrerer Festigkeitsträger im Karkassenaufbau, insbesondere in der äußeren Karkassenlage, erzeugt wurden, negativ bemerkbar. Durch die Bombage werden nämlich die Festigkeitsträger stark gedehnt und bei anschließender Vulkanisation geschrumpft, so daß sich hier besonders feste Karkassenbereiche bilden. Sobald der Reifen im montierten Zustand mit Innendruck beaufschlagt wird, zeigt gerade dieser verfestigte Bereich ein schwächeres Expansionsverhalten als die umgebenden Karkassenbereiche. Das abweichende Festigkeits- und Elastizitätsverhalten der Karkasse führt zu optisch feststellbaren Einschnürungen in diesen Bereichen. Insbesondere bei der Verwendung von Polyester als stark dehn- und schrumpfbaren Festigkeitsträger der Karkasse macht sich dies besonders stark bemerkbar. Aus der EP 0 117 137 B1 ist es bekannt, ein Ende einer Karkassenlage durch einfache Einschnitte quer zu den parallelen Fäden der Gewebelage einer Karkasse in ihrem Endbereich vorzusehen, um dadurch die dem Endrand am nächsten liegenden Fäden in getrennte Abschnitte zu zerschneiden. Hierdurch wird der Überlappungsbereich dieses Karkassenlagen­ endes in mehrere quer zur Überlappungsrichtung nebeneinander liegende verfestigte Bereiche unterteilt, wobei die Einschnitte eine punktuelle Dehnbarkeit des Überlappungs­ bereichs ermöglichen. Die Einschnürungen sind hierdurch geringfügig reduzierbar. Allerdings wird der bei herkömmlicher Überlappung vollständig verfestigte Bereich hierdurch lediglich in wenige unmittelbar nebeneinander liegende verfestigte Bereiche unterteilt, die in der Summe der Gesamt­ länge ihrer Erstreckung quer zur Überlappungsrichtung in unveränderter Weise eine Gesamtlänge an versteiften Bereichen ergeben, die der Gesamtlänge der Erstreckung des einfach überlappten Karkassenbereichs entspricht. Um mit Hilfe solcher einfacher Einschnitte Einschnürungen deutlich entgegenwirken zu können, wäre eine Vielzahl von unmittelbar in engem Abstand zueinander vorgesehenen Einschnitten erforderlich. Derartig kleine Abstände finden jedoch im kaum vertretbaren Aufwand für eine solche Fettigung und in der dadurch bedingten reduzierten Haftungssicherheit der einander überlappenden Endbereiche seine Grenzen. Eine zufriedenstellende Reduzierung der Einschnürungen ist somit nicht ohne großen Aufwand und ohne Gefahr des Haftungsverlusts erreichbar. Außerdem bewirken die durch die Einschnitte erzielten punktuellen unstetigen Dehnbarkeiten sprunghafte Belastungsanstiege während der Bombage im Einschnittbereich. Die punktuell hohe Belastung kann zu stärkerer Ermüdung der Fäden der anhaftenden Karkass­ gewebelage und zum Reiben dieser Fäden führen. Ein Weiterreißen des Einschnitts ist ebenso nicht auszuschließen.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, einen Fahrzeugluftreifen mit sich über den Umfang des Reifens erstreckender Karkasse mit zumindest einer Karkassenlage, die aus einer Kautschukschicht mit darin eingebetteten Festig­ keitsträgern und mit in Umfangsrichtung einander überlappenden Karkassenenden ausgebildet ist, mit verbessertem Einschnürverhalten unter Sicherstellung der Haltbarkeit der Überlappung zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Ausgestaltung eines Fahrzeugluftreifens gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Durch Ausbildung eines Karkassenlagenendes mit einem von seinem in Umfangsrichtung die Karkassenlage begrenzenden Rand, von dem über die gesamte Schichtdicke der Karkassenlage sich erstreckende Einkerbungen in Umfangsrichtung der Karkassen­ lage gerichtet sind, wobei sich der Querschnitt der Ein­ kerbungen in Umfangsrichtung verjüngt und die Einkerbungen im Bereich der Überlappung enden, wird der Überlappungsbereich in der Richtung quer zur Überlappung in einzelne kleine Abschnitte untergliedert, die nach der Bombage immer noch fester sind als die Umgebung. Zwischen diesen festeren Bereichen stellen die Einkerbungen sich in eine Richtung quer zur Überlappung breite, dehnbare Bereiche dar. Die Summe der festeren Abschnitte quer zur Überlappungsrichtung ist deutlich geringer als die gesamte Breite der Karkassenlagen quer zur Überlappungsrichtung.

Die Lage der Übergänge zwischen dehnbaren Bereichen und festeren Bereichen ist aufgrund der verjüngenden Kontur in Umfangsrichtung stetig verändert. In Umfangsrichtung der Überlappung wird die Kapazität der Zugkraftaufnahme durch die Festigkeitsträger dieses eingekerbten überlappten Karkassenendes nur geringfügig und kontinuierlich erhöht. Die Spannungen bei und nach der Bombage nehmen in Umfangsrichtung kontinuierlich zu und sind gegenüber der mit Quereinschnitten ausgestalteten Überlappung deutlich reduziert.

Die gegenüber einer lediglich mit einfachen Quereinschnitten ausgestaltete Überlappung wesentlich geringere Steifigkeitserhöhung führt zu besserer Haltbarkeit der Überlappungsstelle, die zusätzlich durch die stetige Steifigkeitsveränderung im Bereich der Keilform gegenüber der sprunghaften Steifigkeitsveränderung bei eingeschlitzter Überlappung noch verbessert wird.

Sowohl Steifigkeitsverteilung in Umfangsrichtung aus dem nicht überlappten Bereich des nicht eingekerbten Lagenendes in den überlappten Bereich als auch die Zugkraftaufnahmekapazität durch die Festigkeitsträger innerhalb des eingekerbten Bereichs und die Veränderung der in Richtung quer zur Überlappung ausgebildeten Dehnbarkeit innerhalb der Einkerbungen in Richtung der Überlappung sind auf mehrere geringe Sprünge zwischen jeweils benachbarten Festigkeits­ trägern verteilt stetig verändert ausgebildet.

Durch Reduzierung der Schubspannungen zwischen Gummi und Festigkeitsträger, bedingt durch die Reduktion der Summe der Festigkeitsträger im Bereich der Überlappung gegenüber einer herkömmlichen Überlappung einer Karkasse, werden die Masse der Überlappungsbereiche und somit die Uniformity-Probleme reduziert. Durch die kontinuierliche Zunahme im Randbereich der Überlappung der stark reduzierten Länge der Festigkeits­ träger in Umfangsrichtung in Abhängigkeit von der Verjüngung wird zusätzlich Dissipation und somit ein Aufheizen des Materials im Betrieb reduziert. Somit wird die Haltbarkeit verbessert. Außerdem wird durch Reduktion der Dissipation der Rollwiderstand reduziert. Die durch die verjüngende Einkerbung bedingte gleichmäßige Temperaturverteilung in der reduzierten Überlappung bewirkt zusätzlich eine Verbesserung hinsichtlich der Uniformity. Materialänderungen aufgrund von Temperatursprüngen werden vermieden.

Zusätzlich können derartige verjüngende Einkerbungen zur Sichtkontrolle zur Feststellung der Überlappungstiefe eingesetzt werden. Bei herkömmlicher überlappter Karkasse wird die Karkassenlage beim Auflegen im Randbereich erheblich strapaziert, so daß einzelne Abschnitte quer zur Fadenrichtung regelrecht gedehnt werden können und eine Sicherstellung der gleichmäßigen Überlappungstiefe über die gesamte Überlappungsbreite sowie für eine bestimmte Anzahl gleich zu produzierender Reifen dort kaum möglich ist. Zur Erzeugung einer hinreichenden Haltbarkeit während der Bombage werden bei herkömmlichen Karkassüberlappungen ein vergleichsweise großer Bereich der Überlappung von beispielsweise vier überlappten Fäden minimaler Nennweite plus/minus zwei Fäden als Fertigungstoleranz vorgegeben. In der Praxis werden zur Sicherung aufgrund der ungenauen Abschätzung des Überlappungsbereichs noch wesentlich breitere Streifen mit mehr Fäden überlappt, beispielsweise bis zu zehn Fäden. Mit Hilfe der Einkerbungen im überlappenden, radial äußeren Ende kann dieser Überlappungsbereich aufgrund der Kontroll­ möglichkeit deutlich reduziert werden. Zur Überlappung reichen nun auch in der praktischen Anwendung beispielsweise zwei Fäden der vollständigen Überlappung als minimale Nennweite plus/minus zwei Fäden für die Fertigungstoleranz an echter vollständiger Überlappung plus der Überlappungsbereich von z. B. zwei bis vier Fäden für die Kerbentiefe. Die Vorgabe einer vollständigen Überlappung über einen geringen Bereich von zwei Fäden plus/minus zwei für die Fertigungstoleranz ist sowohl optisch feststellbar als auch manuell ertastbar. Somit entspricht die minimale Nennweite der Überlappung der Fertigungstoleranz plus der rechnerischen Kerbtiefe.

Bevorzugt werden die Einkerbungen V- oder U-förmig ausgebildet. Durch V-Form werden die Spannungs- und Festigkeitsänderungen linear und kontinuierlich in Überlappungsrichtung verändert. Sowohl die Schubspannung als auch die Steifigkeitsverteilung wird somit optimal verändert. Haltbarkeit, Uniformity und Rollwiderstand werden optimiert.

Die U-förmige Ausbildung bietet neben vergleichmäßigten Belastungsänderungen eine besonders sichere Sichtkontroll­ möglichkeit zur Feststellung der Überlappungsbreite.

Zur Herstellung gleichmäßiger Überlappungszustände über den gesamten Überlappungsbereich und einfacher Herstellung eines eingekerbten Karkassenrandes werden die Einkerbungen vorteilhafterweise gleichmäßig beabstandet ausgebildet. Die Einkerbungen können sowohl über den gesamten Bereich der Überlappung verteilt ausgebildet sein. Zur Reduzierung der Einkerbungszahl, insbesondere bei einer Fertigung der Einkerbungen durch manuelle Herstellung, besonders günstig ist es, die Einkerbungen nur im für Einschnürungen bei der Bombage aufgrund der Überlappung besonders gefährdeten Seitenwand­ bereich auszubilden.

Zur besonders gleichmäßigen Verteilung der bei Bombage und im Betrieb auftretenden Belastungen über den gesamten Überlappungsbereich werden die Einkerbungen unmittelbar benachbart voneinander ausgebildet, so daß das eine Karkassenlagenende in Zickzackform konturiert ausgebildet ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Ausführungsformen näher erläutert.

Hierin zeigen

Fig. 1 den schematischen Aufbau eines Reifens in Querschnitts­ darstellung,

Fig. 2 den schematischen Reifenaufbau in perspektivischer Darstellung,

Fig. 3 schematische Darstellung der Lagenüberdeckung in Draufsicht in einer ersten Ausführung,

Fig. 4 schematische Darstellung gemäß dem Schnitt IV-IV von Fig. 3,

Fig. 5 schematische Querschnittsdarstellung gemäß dem Schnitt V-V von Fig. 3,

Fig. 6 schematische Darstellung der Lagenüberdeckung in einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 7 schematische Darstellung der Lagenüberdeckung in einer weiteren Ausführungsform.

In den Fig. 1 und 2 ist der Aufbau eines Fahrzeugluftreifens beispielhaft dargestellt, bei dem um einen Kern 2 mit Kernprofil 4 eine erste Karkassenlage 8 außerhalb einer dichten Innenschicht 6 über den rechten Schulterbereich und die Zenitebene zu dem linken Schulterbereich und den linken Kern 2 mit Kernprofil 4 reicht, um den er in herkömmlicher Weise gelegt ist. Über der ersten Karkassenlage 8 ist in herkömmlicher Weise eine zweite Karkassenlage 9 gelegt, die sich ebenfalls von der in Fig. 1 rechts dargestellten Seite des Reifens bis zur links dargestellten Seite erstreckt.

Beide Karkassenlagen sind in herkömmlicher Weise aus einer Karkassenlagenkautschukmischung bekannter Art und mit darin eingebetteten, jeweils zueinander parallel liegenden, textilen Fäden 8 bzw. 9 bekannter Bauart aufgebauten Kautschukbändern hergestellt. In bekannter Weise werden diese Kautschukbänder an einem Schneidetisch schräg geschnitten und dann mit ihren parallelen nicht geschnittenen Seiten aneinandergefügt. Zu jeder Karkassenlage sind in Fig. 2 jeweils zwei derartige Karkassenstücke 8′, 8′′ bzw. 9′, 9′′ dargestellt. Das Karkassenlagenstück 8′ ist an der Fügestelle 17 unter Überlappung einzelner Fäden auf das Karkassenlagenendstück 8′′ gelegt. Ebenso ist das Karkassenlagenstück 9′ an der Fügestelle 18 unter Überlappung auf das Karkassenstück 9′′ gelegt.

In herkömmlicher Weise ist im Ausführungsbeispiel von Fig. 2 im Kernbereich über einen Wulststreifen 23 und den Wulst­ verstärker 3 ein Hornprofil 5 und von diesem ausgehend bis in den Schulterbereich reichend ein Seitenstreifen 7 aufgelegt. Über den Umfang des Reifens reichen außerhalb der Karkassen­ lagen liegend mehrere Stahlgürtellagen 11, 13 und eine Nylon­ bandage 14 mit dazwischen befindlichen Gürtelkantenschutz 12 bekannter Art. Im Schulterbereich sind zusätzlich Schulter­ streifen 10 aufgelegt. Den Abschluß des Reifenaufbaus bildet in bekannter Weise ein Laufstreifen 1.

In den Fig. 4, 5 ist die Überlappungsstelle 18 in Schnitt­ darstellung senkrecht zu den Karkassfäden dargestellt. Die innere Karkassenschicht 8 ist dabei in bekannter Weise mit Karkassenfäden 15 ausgebildet. Die Karkassfäden 15 liegen in der zentralen Ebene der Karkasslage 8. In der äußeren Karkass­ lage 9 sind, wie in Fig. 4 und 5 dargestellt ist, Karkass­ fäden 16 parallel zueinander in einer Karkassenschicht 9 eingebettet.

Die äußere Karkassenlage 9 endet in Umfangsrichtung mit ihrem unteren Karkassenlagenende 9′ und wird von einer Kante 31 begrenzt. Ihr oberes überlappenden Karkassenlagenende 9′′ wird von einer Kante 30 begrenzt. Dies ist in Fig. 3 dargestellt. Die Überlappungstiefe, d. h. der Abstand zwischen den Kanten 30 und 31 ist in Fig. 3 mit t angegeben. Gleichmäßig beabstandet über den gesamten Überlappungsbereich verteilt sind im oberen Überlappungsende 9′′ v-förmige Einkerbungen in Form eines Dreiecks ausgebildet, dessen zwei Schenkel 32, 33 Kanten des Überlappungsendes 9′′ darstellen. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, schließen die Schenkel 32, 33 jeweils zum Überlappungsrand 30 einen spitzen Winkel α ein, der z. B. 30 - 0°, bevorzugt 45°, beträgt. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, ist die Einkerbungstiefe b kleiner als die Überlappungs­ tiefe t ausgebildet. Soll der sich vollständig überlappende Bereich beispielsweise zwei Fäden 16 als minimalen Nennwert (t-b) plus/minus zwei Fäden 16 als Fertigungstoleranz entsprechen, so wird bei Auflegung der Überlappung das überlappende Ende so weit aufgelegt, daß im vollständigen Einkerbungsbereich das untere Überlappungsende 9′ zu erkennen ist. Somit ist vollständige Überlappung sichergestellt.

Bei der Bombage ist im Bereich der Einkerbung ein Vergleich­ weise großer dehnbarer Bereich für das untere Lagenende 9′ geschaffen mit langsam ansteigenden Veränderungen im Übergangsbereich zwischen unterer Lage 9′ und im Bereich der Überlappung an der Kante 30 sowie im weiteren Verlauf über den gesamten Übergangsbereich hinweg. Nach Bombage und Wärme­ schrumpfung sind nur geringe stetige Veränderungen in der Festigkeit erkennbar, so daß durch Aufpumpen in den Betriebs­ zustand Seiteneinschnürungen reduziert auftreten.

Es ist auch denkbar, zur besseren optischen Kontrolle der Überlappungstiefe die Einkerbungen, wie in Fig. 6 dargestellt ist, U-förmig zu gestalten. Ebenso ist es denkbar, zur Erzielung besonders gleichmäßiger Festigkeits- und Steifigkeitsveränderungen die Randkontur, wie in Fig. 7 dargestellt ist, zickzackförmig auszugestalten.

Es ist denkbar, über den gesamten überlappten Bereich hinweg Einkerbungen der in den Ausführungsbeispielen dargestellten Art auszubilden. Zur besonderen Bekämpfung der Seiten­ einschnürung ist es ebenso denkbar, diese nur im Seitenwand­ bereich oder in Teilbereichen des Seitenwandbereiches vorzusehen.

Es ist auch denkbar, derartige Einkerbungen nicht im oberen überlappenden Ende 9′′ sondern im unteren überlappenden Ende 9′ vorzusehen.

Es ist auch denkbar, die Überlappungen einer oder mehrerer Karkassenlagen mit derartigen Einkerbungen auszubilden.

Ebenso kann auch die "Schneidernaht" so bearbeitet werden.

Bezugszeichenliste

1 Laufstreifen
2 Kern
3 Wulstverstärker
4 Kernprofil
5 Hornprofil
6 Innenschicht
7 Seitenstreifen
8 Karkassenlage
9 Karkassenlage
10 Schulterstreifen
11 Gürtellage
12 Gürtelkantenschutz
13 Gürtellage
14 Gürtellage
15 Karkassfaden
16 Karkassfaden
17 Überlappungsstelle
18 Überlappungsstelle
19 Kautschukschicht
20 Wulststreifen
27 Einkerbung
30 Karkassenlagenrand
31 Karkassenlagenrand
32 Einkerbungskante
33 Einkerbungskante

Claims (6)

1. Fahrzeugluftreifen mit sich über den Umfang des Reifens erstreckender Karkasse,

• - mit zumindest einer Karkassenlage, die aus einer Kautschukschicht mit darin eingebetteten Festigkeits­ trägern ausgebildet ist,
• - mit in Umfangsrichtung einander überlappenden Karkassen­ enden,
• - wobei das eine Karkassenlagenende von seinem in Umfangs­ richtung die Karkassenlage begrenzenden Rand mit sich über die gesamte Schichtdicke der Karkassenlage erstreckenden in Umfangsrichtung gerichteten Einkerbungen ausgebildet ist, deren Querschnitt sich in Umfangs­ richtung verjüngt und im Bereich der Überlappung endet.

2. Fahrzeugluftreifen gemäß den Merkmalen von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Einkerbungen v- oder u-förmig ausgebildet sind.

3. Fahrzeugluftreifen gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Einkerbungen gleichmäßig beabstandet ausgebildet sind.

4. Fahrzeugluftreifen gemäß den Merkmalen von einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Einkerbungen über den gesamten Bereich der Überlappung verteilt ausgebildet sind.

5. Fahrzeugluftreifen gemäß den Merkmalen von einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß Einkerbungen nur im Seitenwandbereich ausgebildet sind.

6. Fahrzeugluftreifen gemäß den Merkmalen von einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Karkassenlagenende in Zick-Zack-Form konturiert ausgebildet ist.